JP3808833B2

JP3808833B2 - Aerial photogrammetry

Info

Publication number: JP3808833B2
Application number: JP2003037259A
Authority: JP
Inventors: 菊生橘; 正笹川
Original assignee: Pasco Corp
Current assignee: Pasco Corp
Priority date: 2003-02-14
Filing date: 2003-02-14
Publication date: 2006-08-16
Anticipated expiration: 2023-02-14
Also published as: JP2004245741A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空中写真測量方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
航空機等の飛行体から撮影した撮影画像を利用する空中写真測量は、例えば、非特許文献１に記載されるように、各撮影画像を標定して、同一地上対象物が撮影された複数枚の航空写真の対を撮影時の位置関係を解析的手法により再現し、得られた立体モデルの所定点を地上基準点に連結することにより写真上の任意点の位置情報を得るものである。
【０００３】
そして、モデル数の多い空中写真測量に当たっては、モデル毎の絶対標定を行うのではなく、空中三角測量が利用される。
【０００４】
しかし、空中三角測量において多数のコース、立体モデル等を構成単位とする撮影領域（ブロック）全体に渡って均質な精度を確保するためには、ブロック調整用の地上基準点を多数要するために、作業性が悪いという問題がある。
【０００５】
【非特許文献１】
中村英夫・清水英範共著、「測量学」、技報堂出版株式会社、２０００年２月１０日、ｐ．３１５−３５５
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は以上の欠点を解消すべくなされたものであって、作業性が良好で、かつ、高い精度を保持可能な空中写真測量方法の提供を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば上記目的は、
地上所定高度を飛行する飛行体１から撮影した複数の撮影画像２を該撮影画像２中に指定されたタイポイント５を介して連結し、この連結された複数の写真からなるブロックの全体を、測量範囲に配置した適数の地上基準点６をブロック調整点７として調整計算を行って外部標定要素および求点座標を得る空中写真測量方法であって、
前記撮影画像２取得時におけるカメラ位置及びカメラ姿勢を飛行体１に搭載したＧＰＳ３及びＩＭＵ４により直接定位し、
該直接定位データを前記タイポイント５及びブロック調整点７と等価の調整要素としてバンドル法によるブロック同時調整計算を行って外部標定要素及び求点座標を得る空中写真測量方法を提供することにより達成される。
【０００８】
撮影画像２の取得に際してカメラ位置、正確には投影中心位置（ｘ，ｙ，ｚ）は飛行体１に搭載したＧＰＳ３からの出力値により、カメラ姿勢（ロール角ω，ピッチ角φ，ヨー角κ）はＩＭＵ４（Inertial Measurement Unit：慣性測量装置）からの出力値により直接定位される。
【０００９】
ＧＰＳ３及びＩＭＵ４からの直接定位データの精度はＧＰＳ３、ＩＭＵ４自体の精度に影響されるために、立体モデル等が複数ある場合でも全ブロックに渡ってほぼ均一であり、地上基準点６数による影響を受けにくいと考えられる。この結果、直接定位データを外部標定要素として利用する本発明においては、ブロック全領域に渡る精度均一化のための地上基準点６が不要となるために、空中三角測量におけるブロック調整、とりわけ、バンドル法によるブロック調整に比して、必要な地上基準点６を大幅に減少させることが可能になる。
【００１０】
一方、後述する実施例からも明らかなように、この直接定位をそのまま外部標定要素として撮影画像２の標定を行って求点座標を求めた場合の精度は、大縮尺図化時等の高い精度要求に応えるには限界がある。
【００１１】
この問題を解決するために、外部標定するために利用され、すでに外部標定要素がＧＰＳ３等の出力値として与えられている本発明においては本来無関係な空中三角測量において多用されるブロック調整を上記直接定位データを含めて実施する。
【００１２】
ブロック調整としては、多項式法、独立モデル法が利用できるが、厳密解を提供するバンドル法を利用することにより精度をより向上させることが可能であり、この場合、ブロック調整は、各撮影画像２の投影中心から投影される画像上の全地上基準点６及びタイポイント５像の対応する地上対象点への交会を条件として行われる。
【００１３】
また、ブロック調整点７に加えて地上座標が既知の検証点８が設定され、
タイポイント５の較差、ブロック調整点７残差及び検証点８による較差により精度検証するように構成した場合には、精度管理を確実に行うことができる。
【００１４】
本発明による方法は、
地上所定高度を飛行する飛行体１から撮影した複数の撮影画像２を該撮影画像２中に指定されたタイポイント５を介して連結し、この連結された複数の写真からなるブロックの全体を、測量範囲に配置した適数の地上基準点６をブロック調整点７として調整計算を行って外部標定要素および求点座標を得る空中写真測量装置であって、
前記撮影画像２取得時におけるカメラ位置及びカメラ姿勢を直接定位する飛行体１に搭載したＧＰＳ３及びＩＭＵ４からの直接定位データを入力する直接定位データ入力部９と、
前記直接定位データを前記タイポイント５及びブロック調整点７と等価の調整要素としてバンドル法によるブロック同時調整計算を行って外部標定要素及び求点座標を得るブロック調整部１０とを有する空中写真測量装置を使用することにより実現可能であり、この測量装置は、所定の実行手順が記載されたプログラムに従って実行される汎用のコンピュータシステムによって構成することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
まず、空中写真測量に際し、図２（ｂ）に示すように、ＧＰＳ３、ＩＭＵ４を搭載した航空機から測量領域を撮影し、これをスキャナにより読み込んでディジタル化された撮影画像２を取得する。この実施の形態において、撮影は、１／５００図化を想定して１／４０００の縮尺で行われる。なお、以上において、撮影画像２は航空写真ネガフィルムをスキャニングして得る場合を示したが、デジタルカメラを使用して直接デジタル化された撮影画像２を得ることもできる。
【００１６】
撮影は、図中において矢印で示す撮影コースに沿って隣接する撮影画像２、２同士と、コースが隣接する撮影画像２、２同士が各々所定のオーバラップ率（Ｒｏ）及びサイドラップ率（Ｒｓ）で重合するように行われる。
【００１７】
また、地上には、ブロック調整点７及び検証点８として使用される地上基準点６が設定される。これらの地上基準点６は、基準点測量により平面位置及び標高が予め測定され、複数の撮影画像２全体により構成されるブロックの四隅にブロック調整点７が位置し、さらに、検証点８がその近傍に位置するように各々配置される。図２（ａ）においてブロック調整点７を黒丸で、検証点８を白丸で示す。
【００１８】
撮影に際してＧＰＳ３、ＩＭＵ４の出力が同期して取得され、これらから撮影時のカメラ位置及びカメラ姿勢が定位される。
【００１９】
図１に示すように、空中写真測量装置は、直接定位データ入力部９、撮影画像入力部１１ａ及び地上基準点位置データ入力部１１ｂからなる入力部１１と、演算部１２とを有する。撮影時にＧＰＳ３、ＩＭＵ４から取得したカメラ位置（ＧＰＳ３出力）及びカメラ姿勢（ＩＭＵ４出力）情報は、直接定位データとして直接定位データ入力部９に、撮影画像２は撮影画像入力部１１ａに、地上基準点６の位置データは地上基準点位置データ入力部１１ｂに各々入力される。
【００２０】
演算部１２は、タイポイント設定部１２ａ、ブロック調整部１０及び検証部１３を有し、上記ディジタル化された各撮影画像２にはタイポイント設定部１２ａにおいて、少なくとも２枚以上に撮影されている領域がタイポイント５して抽出される。タイポイント５の抽出は、上述したようなパターンマッチングによる自動抽出以外に、目視により指定も可能である。抽出されたタイポイント５を図２（ａ）において白抜きの矩形枠で示す。
【００２１】
タイポイント５の抽出により、複数の撮影画像２が互いに関連付けられた状態となって、全体としてブロックを構成することとなり、次いで、このブロックに対してブロック調整部１０においてブロック調整を行う。ブロック調整は、ブロック四隅のブロック調整点７全点を固定した状態で、これらブロック調整点７全点及びタイポイント５全点が立体モデル上の対応点に交会することを条件とする、いわゆるバンドル法ブロック調整により行われる。ブロック調整においては、上記直接定位データも調整対象とされる。
【００２２】
次いで、ブロック調整部１０におけるブロック調整の結果は検証部１３において精度検証され、精度が所定の閾値を超える場合には、再測等がなされる。検証項目には、公共測量作業規程等に定められている評価項目を含めるのが望ましく、この実施の形態においては、タイポイント交会残差、ブロック調整点残差の平均二乗誤差と最大値と、検証点８における較差の最大値が設定される。閾値も、上記公共測量作業規程等を満足するように設定するのが望ましく、この実施の形態において、１／５００図化の場合には、
タイポイント交会残差の平均二乗誤差が１５μｍ以内、最大値３０μｍ以内、
ブロック調整点残差の平均二乗誤差が対地高度の０．０２％以内、最大値が０．０４％以内、
検証点８における較差の最大値が平面標高とも０．２５ｍ以内に設定される。
【００２３】
また、１／１０００図化の場合には、
タイポイント交会残差の平均二乗誤差が１５μｍ以内、最大値３０μｍ以内、
ブロック調整点残差の平均二乗誤差が対地高度の０．０２％以内、最大値が０．０４％以内、
検証点８における較差の最大値が平面標高とも０．５ｍ以内、高さの平均二乗誤差が０．３ｍ以内に設定される。
【００２４】
ブロック調整の精度が検証部１３における閾値以内である場合には、出力部１４から例えば図化機に出力されて図化された後、必要位置が計測される。
【００２５】
なお、以上においては、４点のブロック調整点７に加えて検証点８を設定することにより４点以上の地上基準点６を設定する場合を示したが、４点の地上基準点６をブロック調整点７と検証点８に使用することが可能である。この場合、例えば、地上基準点６の３点をブロック調整点７として使用し、残り１点を検証点８として使用するように、地上基準点６の一部をブロック調整点７として使用し、残りの地上基準点６を検証点８として使用すればよい。
【００２６】
以上、本発明の実施の形態を１／５００図化を想定して構成する場合を例にとって説明したが、１／１０００、あるいはこれよりも小さい縮尺の作業にも使用できることは勿論である。
【００２７】
【実施例】
以下に、本発明の有効性を確認するために行った実験を示す。実験は、ＧＰＳ３、ＩＭＵ４からの出力を標定要素として使用したモデルを構築し、検証点８を観測して実測値と比較することにより精度等の観測を行った。
【００２８】
また、直接定位データを用いたブロック同時調整の精度検証を行うため、いくつかの条件でブロック調整を行い比較、検証した。
１．実験ブロックの概要
実験は大縮尺図化の範疇に入ると思われる１／５００図化時を想定した１／４０００撮影で実施した。撮影諸元を表１に示す。なお、カメラ座標系に対するＧＰＳアンテナの位置関係及びＩＭＵ座標系との位置関係、取り付け角度等のキャリブレーションは、実測及び事前のボアサイトキャリブレーションにより決定済みである。位置関係はｃｍレベル、角度は０．００５度以下のレベルで調整されている。
【００２９】
【表１】

図３に各々のブロックの主点位置とブロック調整点７、検証点８の配置を示す。図中主点位置は白丸で、ブロック調整点７または検証点８は三角形で示される。地上参照局にはつくば３の１秒間隔データを用い、ＧＰＳ３のイニシャライズを飛行中に行う、インエアーアライメントを実施した。
【００３０】
ブロック調整点７（検証点８）には写真上で明瞭に判読できる路面表示等を選択し、電子基準点つくば１を予点としてＧＰＳ３測量により実測を行った。
２．直接定位計算
撮影ミッション時に取得されたＧＰＳ３およびＩＭＵデータと地上参照局のＧＰＳ３データを用いて直接定位計算を実施した。直接定位の計算はキネマティックＧＰＳ解析、ＩＭＵデータの合成解析、各写真の外部標定要素の算出の順に実施される計算機プログラムを使用した。
【００３１】
キネマティックＧＰＳ解を求める際に、時系列正反方向の較差と、位置の標準偏差を求めて、これらを検証したところ、較差は１０ｃｍ以内、標準偏差は数ｃｍであることが確認できた。また、ＧＰＳ３とＩＭＵ４の合成後の位置の標準偏差も数ｃｍであり、直接定位の解析は良好であると判断した。
３．写真画像のデジタル化
以降の解析をデジタル・フォトグラメトリックワークステーション上で行うために、取得された航空写真ネガフィルムをフォトグラメトリックスキャナーによりデジタルデータ化した。スキャナーはLeica DSW500を使用し、解像度１０μmでスキャニングを実施した。
４．直接定位による検証点の観測
比較のために、デジタル・フォトグラメトリックワークステーションを用いて、直接定位により算出された外部標定要素のみを使用してステレオモデルを構築し、検証点を観測した。
５．ブロック調整
デジタル・フォトグラメトリックワークステーション上で稼働する自動空中三角測量プログラムによりブロック調整を行った。この際、外部標定要素には、直接定位で得られたものが使用され、タイポイント５は、５×５の格子状に配置されるように設定し、自動空中三角測量プログラムにより自動抽出した。自動抽出された点は異常値検索により検出された点及び視差が大きな点が削除されて必要に応じて再観測される。
【００３２】
以降の解析はＧＰＳ／ＩＭＵデータを同時調整できるバンドル法空中三角測量プログラムを用いて実施した。
６．結果
表にブロック四隅の４点を固定してブロック調整を行った場合、ブロック中央の１点のみを固定してブロック調整を行った場合の基準点・検証点残差の最大・平均二乗誤差を示す。ブロック調整に際しては、主点位置（ｘｙｚ）に約７ｃｍ、ωφに０．００５度、κに０．００８度、固定する基準点にはＸ、Ｙ、Ｚそれぞれ５ｃｍの重量を与えた。
【００３３】
【表２】

また、表には、本発明との比較のために、直接定位データのみを用いて構築したモデル上で観測した場合と、直接定位のデータを使用せず、４隅の基準点だけでブロック調整を行った場合における基準点・検証点８残差の最大・平均二乗誤差を示した。
【００３４】
図４はこれらの結果を検証点位置上にプロットした図を示すもので、本発明において４点を固定した場合が図４（ａ）に、１点を固定した場合が図４（ｂ）に、また、比較例である直接定位データのみの場合が図５（ａ）に、直接定位データを使用しない場合が図５（ｂ）に各々対応する。なお、図４、５において平面較差が対象点からのベクトルで、高さ方向の較差が円の半径により示される。また、ブロック調整時における固定点は方形枠で囲って示される。
【００３５】
表２及び図４、５から明らかなように、直接定位データを同時調整することにより、直接定位データをそのまま使用する場合に比して、精度向上が得られることが明らかになった。
【００３６】
また、ブロック調整に当たっては、１点固定の場合であっても、４点固定に比して大きな精度の低下が見られないことから、１点の基準点の場合であっても、十分な精度が得られることが確認できた。
【００３７】
さらに、１／５００地形図の精度基準は平面および高さとも標準偏差で０．２５ｍとされており、また、従来のバンドル法空中三角測量における１／４０００撮影時の基準点残差の制限値は、平面、高さともに標準偏差で１２ｃｍ、最大値が２４ｃｍに相当するが、本発明の実施例における結果は、これらの範囲内に入っていることから、１／５００の大縮尺図化に使用可能であることが確認できた。
【００３８】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、直接定位データのみを使用する場合の利点を活かしたまま、ブロック調整により精度向上を図ることができるために、精度を維持したままで測量効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の空中写真測量装置を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施方法を示す説明図で、（ａ）は撮影画像の取得状態を示す図、（ｂ）は（ａ）の側面図である。
【図３】実施例の撮影コースを示す図である。
【図４】実験結果を示す図である。
【図５】比較例の実験結果を示す図である。
【符号の説明】
１飛行体
２撮影画像
３ＧＰＳ
４ＩＭＵ
５タイポイント
６地上基準点
７ブロック調整点
８検証点
９直接定位データ入力部
１０ブロック調整部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an aerial photogrammetry method.
[0002]
[Prior art]
For example, as described in Non-Patent Document 1, an aerial photogrammetry using a captured image captured from a flying object such as an aircraft is used to locate each captured image and capture a plurality of images of the same ground object. The positional relationship at the time of photographing a pair of aerial photographs is reproduced by an analytical method, and the position information of an arbitrary point on the photograph is obtained by connecting a predetermined point of the obtained three-dimensional model to the ground reference point.
[0003]
For aerial photogrammetry with a large number of models, aerial triangulation is used instead of absolute orientation for each model.
[0004]
However, in order to ensure a uniform accuracy over the entire imaging area (block) with a large number of courses, solid models, etc. as a structural unit in aerial triangulation, a large number of ground reference points for block adjustment are required. There is a problem of poor workability.
[0005]
[Non-Patent Document 1]
Nakamura Hideo and Shimizu Hidenori, “Survey”, Gihodo Publishing Co., Ltd., February 10, 2000, p. 315-355
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made to solve the above-described drawbacks, and an object of the present invention is to provide an aerial photogrammetry method that has good workability and can maintain high accuracy.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, the object is
A plurality of photographed images 2 photographed from the flying object 1 flying at a predetermined altitude on the ground are connected through tie points 5 designated in the photographed image 2, and the whole block composed of the plurality of photographed images is connected. An aerial photogrammetry method that performs an adjustment calculation using an appropriate number of ground reference points 6 arranged in a surveying range as block adjustment points 7 to obtain external orientation elements and point coordinates ,
The camera position and camera posture at the time of acquiring the captured image 2 are directly localized by the GPS 3 and IMU 4 mounted on the flying object 1,
This is achieved by providing an aerial photogrammetry method that performs block simultaneous adjustment calculation by the bundle method using the direct localization data as an adjustment element equivalent to the tie point 5 and the block adjustment point 7 to obtain external orientation elements and point coordinates. The
[0008]
When the captured image 2 is acquired, the camera position, more precisely, the projection center position (x, y, z) is determined by the camera posture (roll angle ω, pitch angle φ, yaw angle κ, based on the output value from the GPS 3 mounted on the flying object 1. ) Is directly localized by the output value from the IMU 4 (Inertial Measurement Unit).
[0009]
Since the accuracy of direct localization data from GPS3 and IMU4 is affected by the accuracy of GPS3 and IMU4 itself, even when there are multiple 3D models etc., it is almost uniform over all blocks, and the influence of the number of ground control points is 6 It is thought that it is hard to receive. As a result, in the present invention in which the direct localization data is used as an external orientation element, the ground reference point 6 for equalizing the accuracy over the entire block area is not necessary, so block adjustment in aerial triangulation, especially bundle Compared with the block adjustment by the law, the required ground control points 6 can be greatly reduced.
[0010]
On the other hand, as will be apparent from the examples described later, the accuracy when the point coordinates are obtained by locating the captured image 2 using the direct localization as an external orientation element as it is is high accuracy such as when making a large scale map. There are limits to meeting demand.
[0011]
In order to solve this problem, the block adjustment, which is used for external orientation and the external orientation element is already given as an output value of GPS3 or the like and is frequently used in aerial triangulation that is irrelevant in the present invention, is directly Carry out including localization data.
[0012]
As the block adjustment, a polynomial method or an independent model method can be used, but the accuracy can be further improved by using a bundle method that provides an exact solution. In this case, the block adjustment is performed for each captured image 2. This is performed on condition that the all-ground reference point 6 and the tie point 5 image on the image projected from the projection center of the image are associated with the corresponding ground object points.
[0013]
In addition to the block adjustment point 7, a verification point 8 whose ground coordinates are known is set,
When the accuracy is verified by the difference of the tie point 5, the block adjustment point 7 residual and the verification point 8, the accuracy management can be reliably performed.
[0014]
The method according to the invention comprises:
A plurality of photographed images 2 photographed from the flying object 1 flying at a predetermined altitude on the ground are connected through tie points 5 designated in the photographed image 2, and the whole block composed of the plurality of photographed images is connected. An aerial photogrammetry apparatus that performs an adjustment calculation using an appropriate number of ground reference points 6 arranged in a surveying range as block adjustment points 7 to obtain external orientation elements and point coordinates ,
A direct localization data input unit 9 for inputting direct localization data from the GPS 3 and the IMU 4 mounted on the aircraft 1 that directly localizes the camera position and camera posture at the time of obtaining the captured image 2;
An aerial photogrammetry apparatus having a block adjustment unit 10 that performs block simultaneous adjustment calculation by a bundle method using the direct localization data as an adjustment element equivalent to the tie point 5 and the block adjustment point 7 to obtain an external orientation element and a point coordinates. The surveying apparatus can be configured by a general-purpose computer system that is executed according to a program in which a predetermined execution procedure is described.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
First, at the time of aerial photogrammetry, as shown in FIG. 2 (b), a survey area is photographed from an aircraft equipped with GPS3 and IMU4, and this is read by a scanner to obtain a digitized photographed image 2. In this embodiment, shooting is performed at a scale of 1/4000 assuming 1/500 plotting. In the above description, the photographed image 2 is obtained by scanning an aerial photograph negative film. However, the photographed image 2 directly digitized using a digital camera can also be obtained.
[0016]
Shooting is performed by taking a predetermined overlap rate (Ro) and a side wrap rate (Rs) between the

shot images

2 and 2 adjacent to each other along the shooting course indicated by an arrow in the figure and the

shot images

2 and 2 adjacent to each other. ).
[0017]
On the ground, a ground reference point 6 used as a block adjustment point 7 and a verification point 8 is set. These ground reference points 6 are preliminarily measured for plane positions and altitudes by reference point surveying, block adjustment points 7 are located at the four corners of a block constituted by a plurality of captured images 2, and verification points 8 are Each is arranged so as to be located in the vicinity. In FIG. 2A, the block adjustment point 7 is indicated by a black circle, and the verification point 8 is indicated by a white circle.
[0018]
When shooting, the outputs of the GPS 3 and IMU 4 are acquired synchronously, and the camera position and camera posture at the time of shooting are localized.
[0019]
As shown in FIG. 1, the aerial photogrammetry apparatus includes an input unit 11 including a direct localization data input unit 9, a captured image input unit 11a, and a ground reference point position data input unit 11b, and a calculation unit 12. The camera position (GPS3 output) and camera attitude (IMU4 output) information acquired from GPS3 and IMU4 at the time of shooting is directly input to the localization data input unit 9 as the localization data, and the captured image 2 is input to the captured image input unit 11a and the ground reference point. 6 position data is input to the ground reference point position data input unit 11b.
[0020]
The calculation unit 12 includes a tie point setting unit 12a, a block adjustment unit 10, and a verification unit 13. Each of the digitized captured images 2 is photographed on at least two or more images by the tie point setting unit 12a. The region is extracted as a tie point 5. The extraction of the tie point 5 can be specified by visual observation in addition to the automatic extraction by pattern matching as described above. The extracted tie point 5 is indicated by a white rectangular frame in FIG.
[0021]
By extracting the tie point 5, a plurality of captured images 2 are associated with each other to form a block as a whole, and then the block adjustment unit 10 performs block adjustment on this block. The block adjustment is a so-called bundle in which all the block adjustment points 7 at the four corners of the block are fixed and all the block adjustment points 7 and all the tie points 5 meet the corresponding points on the solid model. This is done by legal block adjustment. In the block adjustment, the direct localization data is also an adjustment target.
[0022]
Next, the result of the block adjustment in the block adjustment unit 10 is verified in accuracy in the verification unit 13, and if the accuracy exceeds a predetermined threshold, remeasurement or the like is performed. It is desirable to include the evaluation items stipulated in the public survey work regulations etc. in the verification items.In this embodiment, the mean square error and the maximum value of the tie point intersection residual, block adjustment point residual, The maximum value of the difference at the verification point 8 is set. It is desirable to set the threshold value so as to satisfy the public survey work regulations and the like. In this embodiment, in the case of 1/500 plotting,
The mean square error of tie point association residual is within 15μm, maximum value is within 30μm,
Mean square error of block adjustment point residual is within 0.02% of ground altitude, maximum value is within 0.04%,
The maximum value of the difference at the verification point 8 is set within 0.25 m for both the plane elevation.
[0023]
In the case of 1/1000 plotting,
The mean square error of tie point association residual is within 15μm, maximum value is within 30μm,
Mean square error of block adjustment point residual is within 0.02% of ground altitude, maximum value is within 0.04%,
The maximum value of the difference at the verification point 8 is set to within 0.5 m for both the plane elevation and the mean square error of height is set to within 0.3 m.
[0024]
When the accuracy of the block adjustment is within the threshold value in the verification unit 13, the necessary position is measured after being output from the output unit 14 to the plotter, for example, and plotted.
[0025]
In the above, a case where four or more ground control points 6 are set by setting verification points 8 in addition to four block adjustment points 7 has been shown. However, four ground control points 6 are blocked. It can be used for the adjustment point 7 and the verification point 8. In this case, for example, a part of the ground reference point 6 is used as the block adjustment point 7 so that three points of the ground reference point 6 are used as the block adjustment point 7 and the remaining one point is used as the verification point 8. The remaining ground control points 6 may be used as verification points 8.
[0026]
As described above, the case where the embodiment of the present invention is configured assuming a 1/500 diagram has been described as an example. However, it is needless to say that the present invention can be used for work with a scale of 1/1000 or smaller.
[0027]
【Example】
Below, the experiment conducted in order to confirm the effectiveness of this invention is shown. In the experiment, a model using the output from GPS3 and IMU4 as an orientation element was constructed, and the verification point 8 was observed and compared with the actual measurement value, and the accuracy was observed.
[0028]
In addition, in order to verify the accuracy of simultaneous block adjustment using direct localization data, block adjustment was performed under several conditions for comparison and verification.
1. Outline of the experiment block The experiment was conducted at 1/4000 shooting assuming 1/500 plotting, which seems to be in the category of large scale plotting. Table 1 shows the photographing specifications. Note that the calibration of the positional relationship of the GPS antenna with respect to the camera coordinate system, the positional relationship with the IMU coordinate system, the mounting angle, and the like has been determined by actual measurement and prior bore sight calibration. The positional relationship is adjusted to a cm level and the angle is adjusted to a level of 0.005 degrees or less.
[0029]
[Table 1]

FIG. 3 shows the positions of the principal points of each block and the block adjustment points 7 and verification points 8. In the figure, the principal point position is indicated by a white circle, and the block adjustment point 7 or the verification point 8 is indicated by a triangle. In-air alignment was performed using the 1-second interval data of Tsukuba 3 as the ground reference station and performing initialization of GPS 3 during flight.
[0030]
For the block adjustment point 7 (verification point 8), a road surface display etc. that can be clearly read on the photograph was selected, and an electronic reference point Tsukuba 1 was used as a preliminary point, and measurement was performed by GPS3 survey.
2. Direct localization calculation Direct localization calculation was performed using GPS3 and IMU data acquired during the shooting mission and GPS3 data of the ground reference station. The computer program executed in the order of kinematic GPS analysis, synthesis analysis of IMU data, and calculation of external orientation elements of each photograph was used for direct localization calculation.
[0031]
When obtaining the kinematic GPS solution, the time series forward / backward direction difference and the standard deviation of the position were obtained and verified, and it was confirmed that the difference was within 10 cm and the standard deviation was several cm. Further, the standard deviation of the position after combining GPS3 and IMU4 is also several centimeters, and it was judged that the analysis of direct localization was good.
3. The obtained aerial photographic negative film was converted into digital data by a photogrammetric scanner in order to perform analysis after digitization of the photographic image on a digital photogrammetric workstation. The scanner used Leica DSW500, and scanning was performed at a resolution of 10 μm.
4). For observational comparison of verification points by direct localization, a stereo model was constructed using only the external orientation elements calculated by direct localization using a digital photogrammetric workstation, and the verification points were observed.
5). Block adjustment Block adjustment was performed by an automatic aerial triangulation program running on a digital photogrammetric workstation. At this time, as the external orientation elements, those obtained by direct localization were used, and the tie points 5 were set so as to be arranged in a 5 × 5 grid and automatically extracted by an automatic aerial triangulation program. The points extracted by the abnormal value search and the points with large parallax are deleted and re-observed as necessary.
[0032]
Subsequent analysis was performed using a bundle method aerial triangulation program that can adjust GPS / IMU data simultaneously.
6). Results When the block adjustment is performed with the four corners of the block fixed in the table, the maximum and mean square error of the reference point / verification point residual when the block adjustment is performed with only one point at the center of the block fixed. Show. In block adjustment, the principal point position (xyz) was approximately 7 cm, ωφ was 0.005 degrees, κ was 0.008 degrees, and the fixed reference points were each given a weight of 5 cm.
[0033]
[Table 2]

In addition, for comparison with the present invention, the table shows the case where observation is made on a model constructed using only direct localization data, and the block adjustment using only the reference points at the four corners without using the direct localization data. The maximum and mean square errors of the reference point / verification point 8 residuals in the case of performing are shown.
[0034]
FIG. 4 is a diagram in which these results are plotted on the verification point position. FIG. 4 (a) shows a case where four points are fixed in the present invention, and FIG. 4 (b) shows a case where one point is fixed. Further, FIG. 5A corresponds to the case of only the direct localization data as a comparative example, and FIG. 5B corresponds to the case of not using the direct localization data. 4 and 5, the plane difference is a vector from the target point, and the height difference is indicated by the radius of the circle. In addition, the fixed point at the time of block adjustment is shown surrounded by a square frame.
[0035]
As apparent from Table 2 and FIGS. 4 and 5, it has been clarified that by simultaneously adjusting the direct localization data, accuracy can be improved as compared with the case where the direct localization data is used as it is.
[0036]
In block adjustment, even if one point is fixed, there is no significant decrease in accuracy compared to four points. Therefore, sufficient accuracy can be achieved even with one reference point. It was confirmed that
[0037]
Furthermore, the accuracy standard for 1/500 topographic maps is 0.25 m in standard deviation for both plane and height, and the limit value of the reference point residual at the time of 1/4000 shooting in the conventional bundle method aerial triangulation Is equivalent to a standard deviation of 12 cm in both plane and height and a maximum value of 24 cm. However, since the results in the examples of the present invention are within these ranges, the scale is reduced to 1/500. It was confirmed that it was usable.
[0038]
【The invention's effect】
As is clear from the above explanation, according to the present invention, since the accuracy can be improved by adjusting the block while taking advantage of the direct localization data alone, the surveying can be performed while maintaining the accuracy. Efficiency can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing an aerial photogrammetry apparatus according to the present invention.
FIGS. 2A and 2B are explanatory diagrams showing an implementation method of the present invention, in which FIG. 2A is a diagram showing a captured image acquisition state, and FIG. 2B is a side view of FIG.
FIG. 3 is a diagram showing a shooting course of the embodiment.
FIG. 4 is a diagram showing experimental results.
FIG. 5 is a diagram showing an experimental result of a comparative example.
[Explanation of symbols]
1 flying object 2 photographed image 3 GPS
4 IMU
5 Tie point 6 Ground control point 7 Block adjustment point 8 Verification point 9 Direct localization data input unit 10 Block adjustment unit

Claims

A plurality of captured images taken from a flying object flying at a predetermined altitude on the ground are connected via a tie point specified in the captured image, and the entire block composed of the connected plurality of photographs is arranged in the surveying range. An aerial photogrammetry method that performs an adjustment calculation using the appropriate number of ground reference points as block adjustment points to obtain external orientation elements and point coordinates ,
The camera position and camera posture at the time of acquiring the captured image are directly localized by GPS and IMU mounted on the flying object,
An aerial photogrammetry method that obtains external orientation elements and point coordinates by performing block simultaneous adjustment calculation by a bundle method using the direct localization data as an adjustment element equivalent to the tie point and block adjustment point .

In addition to the block adjustment points, verification points with known ground coordinates are set,
The aerial photogrammetry method according to claim 1, wherein accuracy is verified by a difference between the tie point difference, the block adjustment point residual, and the verification point .

A plurality of captured images taken from a flying object flying at a predetermined altitude on the ground are connected via a tie point specified in the captured image, and the entire block composed of the connected plurality of photographs is arranged in the surveying range. An aerial photogrammetry device that performs an adjustment calculation using the appropriate number of ground control points as block adjustment points to obtain external orientation elements and point coordinates,
A direct localization data input unit for inputting direct localization data from GPS and IMU mounted on a flying object that directly localizes the camera position and camera posture at the time of capturing the captured image;
An aerial photogrammetry apparatus having a block adjustment unit that performs block simultaneous adjustment calculation by a bundle method using the direct localization data as an adjustment element equivalent to the tie point and the block adjustment point to obtain an external orientation element and a point coordinates.